JPH0623553A - 溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接鋼管の製造速度を上げる。 【構成】 鋼帯１をスパイラル状に成形して、その突き
合わせ部に内面側からサブマージアーク溶接Ｓ１を行
う。その溶接部が１５０℃以上の温度を保有している状
態で、外面側から炭酸ガスアーク溶接Ｇ１を行ない、更
にサブマージアーク溶接Ｓ２を行う。炭酸ガスアーク溶
接Ｇ１によりサブマージアーク溶接Ｓ１，Ｓ２の負担が
軽減され、高速溶接が可能となる。炭酸ガスアーク溶接
Ｇ１を高速で行った場合の溶接欠陥が、先のサブマージ
アーク溶接部の保有熱により防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で且つ健全な溶接
部が得られる溶接鋼管の製造方法に関し、特にスパイラ
ル鋼管の製造に適した方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接鋼管は、電縫鋼管、鍛接鋼管、サブ
マージアーク溶接鋼管に大別される。サブマージアーク
溶接鋼管は通常大径鋼管であり、スパイラル鋼管はＵＯ
Ｅ鋼管と共にサブマージアーク溶接鋼管の代表とされて
いる。

【０００３】スパイラル鋼管の製造は、周知のとおり、
鋼帯をスパイラル状に形成し、その側縁突き合わせ部を
内面側および外面側からそれぞれサブマージアーク溶接
することにより行われる。サブマージアーク溶接鋼管の
製造速度は、他の溶接鋼管の製造速度よりも遅く、スパ
イラル鋼管の製造では、内外面側の各電極を多電極化
し、内外１パスで溶接を行うことにより、能率向上を図
っている。

【０００４】しかしながら、板厚が厚くなると急激に溶
接速度が低下し、鋼管杭に使われるような厚肉のスパイ
ラル鋼管の製造では、ライン速度の低下を余儀なくさ
れ、ライン能力をフルに使うことができないのが現状で
ある。

【０００５】これは、板厚が厚くなると溶接入熱が増加
し、プールが増してその凝固に時間がかかるようになる
ため、高速でラインを動かすと未凝固のままで溶接部が
回転することによりプールが流動して溶接部形状の悪化
を招くからである。

【０００６】この問題を解決するために、サブマージア
ーク溶接以外の溶接を併用したスパイラル鋼管の製造方
法が考えられている。サブマージアーク溶接以外の溶接
を併用すると、サブマージアーク溶接の負担が軽減さ
れ、板厚が厚くなってもサブマージアーク溶接における
溶接入熱は小さく抑えられ、そのプールは増加しない。
従って、溶接速度を速くできる。

【０００７】このような考えを実現するものとして、電
縫溶接を併用したスパイラル鋼管の製造方法は、特開昭
６０−２１１８０号公報に開示されている。また、溶接
速度の向上を目的としたものではないが、交流ＭＩＧ溶
接を併用することにより、溶接部の品質を向上させるＵ
Ｏ鋼管の製造方法は「鉄と鋼 第７１年（１９８５）第
３号Ｐ５０５−５０７」に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電縫溶
接を併用するスパイラル鋼管の製造方法では、スパイラ
ル製管ラインで電縫溶接を行うことの設備技術的な問題
がある上、ライン速度と適正溶接速度が合致しないこと
による溶接品質上の問題がある。

【０００９】即ち、現状のスパイラル製管ラインは様々
な制約から最大ライン速度が５〜６ｍ／ｍｉｎに抑えら
れているのに対し、電縫溶接の適正溶接速度はこれより
格段に速く、現状のスパイラル製管ラインで電縫溶接を
行うためには、その速度をライン速度まで低下させなけ
ればならず、これによる溶接性の低下を余儀なくされる
のである。従って、現状では設備技術の問題に加えてこ
の溶接品質の問題も解決しなければならず、実施が非常
に難しい。

【００１０】一方、交流ＭＩＧ溶接はその性質上、スパ
イラル製管ラインの最大ライン速度まで溶接速度を高め
ることは不可能であり、能率向上の手段にはなり得な
い。

【００１１】本発明はかかる現状に鑑みてなされたもの
で、スパイラル鋼管の製造に簡単に適用できて、その能
率を大幅に向上させることができる溶接鋼管の製造方法
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】スパイラル鋼管の製造能
率を向上させるために、サブマージアーク溶接以外の溶
接を併用することは不可欠的と考えられる。なぜなら、
サブマージアーク多層溶接は層間にスラグが介在し、溶
接部の剥離等が問題になるため、スラグの生じないサブ
マージアーク溶接以外の溶接が必要となるのである。し
かし、電縫溶接は前述したとおり技術的な困難があり、
交流ＭＩＧ溶接は高速溶接が不可能である。

【００１３】そこで、本発明者らはガスメタルアーク溶
接のなかの特に炭酸ガスアーク溶接に着目し、スパイラ
ル鋼管の製造における能率改善手段としての適性を様々
な角度から調査した。その結果、炭酸ガスアーク溶接の
併用により、板厚が厚い場合も高速で問題のない溶接部
品質が得られ、溶接速度の大幅向上を達成できるとの知
見が得られた。

【００１４】本発明の溶接鋼管の製造方法は、鋼帯を管
状に成形してその突き合わせ部に内面側および外面側の
いずれか一方からサブマージアーク溶接を行った後、そ
の溶接部が１５０℃以上の温度を保有している状態で、
他方から炭酸ガスアーク溶接を行ない、その上からサブ
マージアーク溶接を行うことを特徴とする。

【００１５】ここで、先のサブマージアーク溶接は炭酸
ガスアーク溶接に代えることができる。

【００１６】図１は本発明の一実施態様を示すスパイラ
ル製管ラインの平面図、図２は本発明における溶接部の
形成過程を段階的に示す断面図である。

【００１７】図１および図２において、１は鋼帯で、管
外面側に開くＹ開先を形成されている。鋼帯１がスパイ
ラル状に形成されると、スパイラル管２の最下部で突き
合わせ部に内面側からサブマージアーク溶接Ｓ１が行わ
れる。その溶接位置から溶接部ｓ１が半周移動してスパ
イラル管２の最上部に達する位置では、外面側から炭酸
ガスアーク溶接Ｇ１が行われる。そして、その溶接位置
から溶接部ｇ１が更に１周移動して再びスパイラル管２
の最上部に達する位置では、外面側から溶接部ｇ１上に
サブマージアーク溶接Ｓ２が行われる。これにより、図
２（ａ）に示すようなサブマージアーク溶接部ｓ１，ｓ
２の間に炭酸ガスアーク溶接部ｇ１が介在した製管溶接
部が得られる。

【００１８】先のサブマージアーク溶接Ｓ１に代えて炭
酸ガスアーク溶接を行った場合は、図２（ｂ）に示すよ
うに、炭酸ガスアーク溶接ｇ１，ｇ２およびサブマージ
アーク溶接部ｓ１が内面側から外面側へ順に形成された
製管溶接部が得られる。

【００１９】

【作用】本発明の溶接鋼管の製造方法においては、サブ
マージアーク溶接に炭酸ガスアーク溶接が併用される。

【００２０】炭酸ガスアーク溶接等のガスメタルアーク
溶接は、電縫溶接と異なりスパイラル製管ラインでの実
施が容易である。なかでも、炭酸ガスアーク溶接は、他
のガスメタルアーク溶接（ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接）と
異なり、大径のワイヤの使用による大電流溶接により、
高速溶接も可能である。しかし、高速の炭酸ガスアーク
溶接では、溶接部の底の部分に融合不良が生じやすい。

【００２１】本発明の溶接鋼管の製造方法は、この高速
炭酸ガスアーク溶接での融合不良を防いで、溶接の高速
化を図るものである。

【００２２】即ち、本発明の溶接鋼管の製造方法におい
ては、図２（ａ）に示すように、サブマージアーク溶接
部ｓ１の裏側からその上に炭酸ガスアーク溶接部ｇ１が
形成される。そのため、炭酸ガスアーク溶接部ｇ１の底
の部分はサブマージアーク溶接部ｓ１に溶融一体化す
る。このとき、サブマージアーク溶接部ｓ１は、溶接後
スパイラル管２の管周を僅か半周しただけであり、十分
な溶接熱を保有している。そのため、炭酸ガスアーク溶
接は充分に予熱された母材上に実施されることになる。
従って、大径ワイヤを使用した大電流高速溶接の場合
も、溶接部ｇ１の底の部分の融合不良が防止される。

【００２３】ただし、炭酸ガスアーク溶接を行う段階で
サブマージアーク溶接部ｓ１の温度が１５０℃未満のと
きは、大径ワイヤを使用した大電流高速溶接では、溶接
部ｇ１の底の部分に融合不良を生じるおそれがある。し
かし、通常のスパイラル製管ラインでは、下向き溶接を
採用する関係から、サブマージアーク溶接Ｓ１の半周移
動後に炭酸ガスアーク溶接が行われ、しかも、高速溶接
になればこの間の移動所要時間は一層短縮される。その
ため、通常はサブマージアーク溶接部ｓ１の残熱を利用
して予熱工程なしに、高品質の炭酸ガスアーク溶接部ｇ
１が得られる。

【００２４】先のサブマージアーク溶接Ｓ１に代えて炭
酸ガスアーク溶接Ｇ１を行う場合は、大径ワイヤを使用
した大電流高速溶接では、溶接部ｇ１の底の部分に融着
不良を生じる。しかし、その底の部分は、次の炭酸ガス
アーク溶接Ｇ２により再溶融し、また次の炭酸ガスアー
ク溶接Ｇ２の溶接部ｇ２の底の部分は、先の炭酸ガスア
ーク溶接の溶接部ｇ１の残熱により品質を保証される。
従って、この場合も、高速化による炭酸ガスアーク溶接
部ｇ１，ｇ２の欠陥発生はない。

【００２５】本発明の溶接鋼管の製造方法は、以上の知
見に基づき開発されたもので、例えばスパイラル鋼管の
製造では、板厚が１０ｍｍを超える場合も５ｍ／ｍｉｎ
以上の溶接速度を確保できる。

【００２６】溶接ワイヤの径は、同一電流での溶着速度
の比較では細い方が有利であるが、。3.２ｍｍ未満で
は、使用できる電流値の上限が低いため、十分な溶着量
を確保できない。逆に4.８ｍｍ超では、高速でアークを
安定させるための電流値が非常に大きくなり、溶着速度
も十分でない。従って、ワイヤ径は3.２〜4.８ｍｍが望
ましい。この径は炭酸ガスアーク溶接に通常用いられる
ワイヤ径（1.２ｍｍ前後）に比してかなり大きい。

【００２７】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００２８】ＪＩＳ Ｇ３４４４にＳＴＫ４９０として
規定される外径６０9.６ｍｍ、厚さ９〜１９ｍｍの杭用
スパイラル鋼管を本発明の溶接鋼管の製造方法により製
造し、その最高速度を調査して従来法における最高速度
と比較した。最高速度とは、健全な溶接部が得られる最
高溶接速度（最高ライン速度）のことである。結果を表
１に、溶接条件を表２に示す。

【００２９】表１中Ａは内外からサブマージアーク溶接
（ＳＡＷ）を行った従来例を表わし、Ｂは内面側からサ
ブマージアーク溶接（ＳＡＷ）、外面側から炭酸ガスア
ーク溶接（ＧＭＡＷ）およびサブマージアーク溶接（Ｓ
ＡＷ）を行った本発明例、Ｃは内面側から炭酸ガスアー
ク溶接（ＧＭＡＷ）、外面側から炭酸ガスアーク溶接
（ＧＭＡＷ）およびサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）を
行った本発明例を表わす。

【００３０】

【表１】 ＊ 上限ライン速度 （ ）ＧＭＡＷ時における先の溶接部の実測温度

【００３１】

【表２】

【００３２】本実施例に使用したスパイラル製管ライン
の上限ライン速度は5.６ｍ／ｍｉｎである。従来例で
は、板厚が１０ｍｍを超えると、最高速度が極端に低下
し、ラインの能力を十分に使えない。しかるに、本発明
例では、板厚が９ｍｍの場合に最高速度が上限ライン速
度に達し、この上限がなければ更に高い製管能率が得ら
れる。板厚１０ｍｍを超えても、上限ライン速度に近い
最高速度が得られ、ライン能力をフルに使うことができ
た。

【００３３】なお、上記実施例はスパイラル鋼管の製造
方法であるが、これに限らずＵＯ鋼管等のサブマージア
ーク溶接鋼管の製造に広く適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の溶接鋼管の製造方法は、サブマージアーク溶接に炭酸
ガスアーク溶接を併用することにより、溶接速度を簡単
に大幅アップさせ、既存ラインを使用してその能力をフ
ルに活用できるなど、実操業上大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示すスパイラル製管ライ
ンの平面図である。

【図２】本発明における溶接部の形成過程を段階的に示
す断面図である。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ スパイラル管 Ｓ１，Ｓ２ サブマージアーク溶接 Ｇ１，Ｇ２ 炭酸ガスアーク溶接 ｓ１，ｓ２ サブマージアーク溶接部 ｇ１，ｇ２ 炭酸ガスアーク溶接部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯を管状に成形してその突き合わせ部
   に内面側および外面側のいずれか一方からサブマージア
   ーク溶接を行った後、その溶接部が１５０℃以上の温度
   を保有している状態で、他方から炭酸ガスアーク溶接を
   行ない、その上からサブマージアーク溶接を行うことを
   特徴とする溶接鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】 鋼帯を管状に成形してその突き合わせ部
   に内面側および外面側のいずれか一方から炭酸ガスアー
   ク溶接を行った後、その溶接部が１５０℃以上の温度を
   保有している状態で、他方から炭酸ガスアーク溶接を行
   ない、その上からサブマージアーク溶接を行うことを特
   徴とする溶接鋼管の製造方法。